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闪存大战一触即发

2018-07-31 10:05栏目:业界
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本报记者 李正豪 北京报道

全球3D NANDflash(指三维存储器,以下简称3D NAND)市场山雨欲来。

一方面中国玩家即将进入市场。长江存储科技有限责任公司(以下简称“长江存储”)耗资10亿美元、历时2年研发成功的中国首颗自主知识产权32层3D NAND芯片,将于2018年底实现量产,并将于2019年研发64层 3D NAND芯片。

另一方面海外闪存大厂迅速提高市场竞争门槛,三星、东芝、西部数据都宣布2018年下半年将量产96层3D NAND产品。还有消息显示,三星将研发128层3D NAND。此前英特尔和美光也曾经表示,第三代3D NAND技术(96层)将于2018年底或2019年初交付、2019年下半年量产。

光大证券(601788,股吧)一位行业分析师接受《中国经营报(博客,微博)》记者采访预测,目前三星、东芝、西部数据、美光、英特尔等海外大厂目前主流产品是64层或者72层,2019年将集体跨入96层,2020年将做到120层以上,2021年则在140层以上。

中科院微电子所所长叶甜春告诉记者:“存储器有大宗产品特征,市场竞争尤其激烈,一家企业成功与否往往取决于技术进步速度和资本投入规模,跟不上节奏很容易被淘汰。”叶甜春认为,对长江存储等国内厂商来说,在新技术、新产品进入市场之际,加快发展步伐、跟上主流技术演进节奏非常重要。

技术迭代加速

光大证券分析师告诉记者,人们通常对运行速度更快,能够运行更大应用软件的电子产品更感兴趣,但决定电子产品性能高低的核心部件,除CPU之外,存储芯片的读写能力也是关键因素之一。存储芯片可以简单分为内存芯片和闪存芯片,内存主要是DRAM,闪存主要是NAND flash和Nor flash。

其中,NAND flash目前的主流是3D NAND flash,3D NAND采用把存储单元堆叠在一起的方式解决2D NAND的限制,通俗来讲,2D NAND就像是平房,3D NAND就像是高楼大厦,在理论上可以无限堆叠。3D NAND堆叠层数越高,就越能满足超大容量、超高速度存储需求。比如,当前主流64层或72层3D NAND单颗容量可以达到256GB、512GB,而96层3D NAND单颗容量将达到1TB以上,可以满足服务器、超级计算机等大型设备的存储需求。

目前,全球闪存芯片市场大部分市场份额,都被三星、东芝、西部数据、美光、SK海力士、英特尔六大厂商瓜分。根据DRAM eXchange的最新数据,上述六大厂商在全球的市场份额分别为37.0%、19.3%、15.0%、11.5%、9.8%、6.6%,共计瓜分99.2%的市场份额。

另有数据显示,2017年中国进口超过2000亿美元的芯片中,包括DRAM内存和NAND flash在内的存储芯片占比接近50%、达到889.21亿美元。从全球市场来看,目前中国每年消耗30%以上的存储芯片。加上近年来国产手机、大数据和服务器存储等需求不断攀升,中国市场对存储芯片的需求仍在不断增加。

因此,存储芯片已成为我国半导体战略的重要组成部分。近年以来,我国已经在建设包括福建晋华、合肥长鑫、长江存储在内的三大存储芯片基地。其中,福建晋华和合肥长鑫以DRAM内存芯片为突破口,长江存储以NAND flash闪存芯片为突破口。但目前来看,在闪存领域,海外六大厂商已经在技术上提高了国内厂商进入市场的竞争门槛。

长江存储是紫光集团下属企业,2016年12月破土动工,2017年9月一期厂房封顶,2017年11月成功开发出32层3D NAND芯片,2018年4月,进场安装生产设备。2017年11月,紫光集团董事长赵伟国在《对话》栏目中展示了自主知识产权的国产32层3D NAND闪存芯片,当时,赵伟国表示,“这枚芯片价值10亿美元,是长江存储1000个人干了2年研发出来的。”

在2018年4月的CITE展会上,赵伟国又宣布,长江存储国产32层64G 3D NAND闪存产品将在2018年达成小规模量产,2018年底前实现量产,2019年将开始研发64层128G 3D NAND芯片。

光大证券分析师告诉记者,目前长江存储已经获得第一个闪存芯片订单,规模为1万套32层3D NAND闪存芯片,用于生产容量为8GB的USD存储卡。

“32层3D NAND芯片目前在国际市场上只属于中端产品,海外巨头企业当前的主流产品是64层或72层产品,2019年国产厂商开始研发64层产品的时候,海外巨头已经开始量产96层产品,所以在当下和未来国产厂商与海外巨头之间还存在着不止一代产品的差距,预计在未来3~5年,国产厂商仍然无法在高端闪存芯片市场打破垄断,只有加大投入和研发力度,才能在更远的未来有所作为。”该分析师认为。

市场竞争加剧

尽管在技术上和产能上,国产厂商与海外大厂的差距在短时间无法抹平,但由于国产势力的加入,全球闪存芯片的市场格局将逐渐被打破。

在产能上,长江存储目前处于小规模量产阶段,按照晶圆投片量计算,长江存储的月产能暂时为5000片晶圆。到2019年和2020年,月产能将提高到2万片晶圆和10万片晶圆。未来,当三条生产线全部启用的时候,长江存储的月产能将进一步提高到35万~40万片晶圆。

对照三星电子,公开数据显示,截至2016年底,三星的3D NAND Flash月产能大约为12万片晶圆,截至2017年底,三星已扩大月产能至30万片晶圆。近日,根据韩国媒体报道,三星已上调2018年闪存生产线投资至64亿美元、2019年至90亿美元,主要用于扩大韩国平泽工厂以及中国西安工厂的3D NAND产能。记者试图询问三星详细的3D NAND产能扩张计划,但三星相关人士并未透露。

另有消息显示,东芝/西部数据、英特尔、美光、SK海力士也都在大举扩张NAND生产线投资。比如,东芝位于日本四日市的Fab 6工厂已于2016年11月开建、计划2018年夏天一期竣工,现在又在着手筹建位于日本北上市的Fab 7工厂、计划2019年投产。美光位于新加坡的第三座闪存工厂也已经动工、计划2019年第四季度投产,SK海力士也已经扩大韩国利川M14工厂、清州M15工厂的产能,并计划在中国无锡合资建立晶圆代工厂。而这些工厂都将用于生产64层以上的3D NAND flash。

对于中国来说的好消息是,技术的迭代和产能的扩张都在深刻改变市场供求关系,影响采购价格。

集邦咨询半导体研究中心数据显示,2018年第一季度,NAND闪存品牌厂商的营业收入相比上一季度递减3%;2018年第二季度,PC用固态硬盘(SSD)合约价平均下跌3%~11%。

集邦资讯半导体研究中心陈玠玮告诉记者,过去两年NAND flash价格高企的情况已经得到扭转,进入2018年以来已经连续两个季度价格回落,主要原因在于,2018年以来全球NAND flash市场已经呈现出供过于求的局面。

陈玠玮分析,具体来说一方面是因为英特尔、三星、美光、东芝、SK海力士等厂商的64层/72层产品,都已经送给主要代工客户测试并进入量产阶段,这是2018年闪存市场竞争加剧的主因,为了扩大市场自己的占有率,大多数供应商都开始促销自己主流的64层/72层产品,降价意愿得到大幅度提升;另一方面是因为国际大厂都在加速新一代9层产品研发,最终目的是提升3D NAND产品的存储密度,同时降低生产成本。

市场数据显示,按照32G(4G * 8)MLC(单位:美元/个)收盘价为参照,价格已经从2017年8月的3.10美元/个降到了2018年5月的2.74美元/个。集邦咨询半导体研究中心认为,2018年第三季,全球NAND flash价格恐也难以反转向上,主要原因还是64层/72层3D NAND产能正在进一步释放。

展望2018年第四季度以及未来,陈玠玮认为,虽然在供给面新增产能已经不多,但由于主要供应商64层 / 72层产品的产品良率,将接近甚至超过80%水准、达到成熟状态,加上三星、东芝、西部数据等供应商准备新增或者转移产能到96层工艺,带动产能在未来持续成长,未来价格恐将进一步下跌。